【題目】CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體,中國(guó)政府承諾,到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2的綜合利用是解決溫室問(wèn)題的有效途徑。
(1)研究表明CO2和H2在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)生成CH3OH。己知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
CH3OH(g)+ O2(g) =CO2(g)+2H2O(1) △H1=akJmol-1
H2(g)+O2(g) =H2O(1) △H2=bkJmol-1
H2O(g) = H2O(l) △H3=ckJmol-1
則 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=__________kJmol-1
(2)為研究CO2與CO之間的轉(zhuǎn)化,讓一定量的CO2與足量碳在體積可變的密閉容器中反應(yīng):C(s)+CO2(g)2CO(g) H,反應(yīng)達(dá)平衡后,測(cè)得壓強(qiáng)、溫度對(duì)CO的體積分?jǐn)?shù)(φ(CO)%)的影響如圖所示。
回答下列問(wèn)題:
①壓強(qiáng)p1、p2、p3的大小關(guān)系是________;Ka 、 Kb 、 Kc 為a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù),則其大小關(guān)系是_________。
②900℃、1.0 MPa時(shí),足量碳與a molCO2反應(yīng)達(dá)平衡后,CO2的轉(zhuǎn)化率為___________ (保留三位有效數(shù)字),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)① 以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4 為催化劑,可以將CO2 和CH4 直接轉(zhuǎn)化成乙酸,CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如右圖所示。250~300 ℃時(shí),乙酸的生成速率降低的主要原因是_____________; 300~400℃時(shí),乙酸的生成速率升高的主要原因是___________。
② 為了提高該反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是_____(寫(xiě)一條即可)。
(4)以鉛蓄電池為電源可將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯,其原理如圖所示,電解所用電極材料均為惰性電極。陰極上的電極反應(yīng)式為___________;每生成0.5mol乙烯,理論上需消耗鉛蓄電池中_____mol硫酸。
【答案】(3b-a-c ) p1<p2<p3 Ka=Kb<Kc 66.7% (或0.667) 3.2 MPa 催化劑的催化效率降低 溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快 增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)或增大CH4的濃度或?qū)⒁宜嵋夯蛛x出來(lái) 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6
【解析】
本題需要根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算△H,且根據(jù)三段式進(jìn)行分析計(jì)算,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比。根據(jù)圖像分析出反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)減小壓強(qiáng)反應(yīng)向正方向進(jìn)行,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H>0。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率,溫度超過(guò)250℃時(shí),催化劑的催化效率降低,在300℃時(shí)失去活性,所以溫度高于300℃時(shí),乙酸的生成速率升高是由溫度升高導(dǎo)致的,根據(jù)此分析進(jìn)行解答。
(1)已知①CH3OH(g)+ O2(g) =CO2(g)+2H2O(1) △H1=akJmol-1
②H2(g)+O2(g) =H2O(1) △H2=bkJmol-1
③H2O(g) = H2O(l) △H3=ckJmol-1
則根據(jù)蓋斯定律,由3②-①-③可得到 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),故△H= (3b-a-c ) kJmol-1。
故答案為(3b-a-c )
(2)①對(duì)于反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)減小壓強(qiáng)反應(yīng)向正方向進(jìn)行,由圖可知相同溫度時(shí)P1時(shí)的CO體積分?jǐn)?shù)大于P2大于P3 故p1<p2<p3,相同壓強(qiáng)時(shí)比較溫度對(duì)反應(yīng)的影響,同一壓強(qiáng)下增大溫度,CO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大,故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H>0,平衡常數(shù)只受反應(yīng)溫度影響,故在700℃下,Ka=Kb,c點(diǎn)的溫度高于a點(diǎn)和b點(diǎn),溫度升高反應(yīng)正向進(jìn)行故Ka=Kb<Kc。
②若起始?jí)簭?qiáng)為P0,達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率為α,
C(s)+CO2(g)2CO(g)
起始(mol) a 0
變化(mol) m 2m
平衡(mol) a-m 2m
故,,故CO2的轉(zhuǎn)化率為≈66.7% (或0.667)。
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,則反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
故答案為 p1<p2<p3 Ka=Kb<Kc 66.7% (或0.667) 3.2 MPa
(3)①如圖為不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系,溫度超過(guò)250℃時(shí),催化劑的催化效率降低,在300℃時(shí)失去活性,所以溫度高于300
②為了提高該反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率即使反應(yīng)正向進(jìn)行,可以增大壓強(qiáng)或增大CH4的濃度或?qū)⒁宜嵋夯蛛x出來(lái)。
故答案為 催化劑的催化效率降低 . 溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快 增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)或增大CH4的濃度或?qū)⒁宜嵋夯蛛x出來(lái)
(4)電解時(shí),陰極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式是2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。每生成0.5mol乙烯,消耗12molH+,故消耗6mol硫酸。
故答案為 催化劑的催化效率降低 . 溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快 增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)或增大CH4的濃度或?qū)⒁宜嵋夯蛛x出來(lái)
故答案為 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】按要求回答下列問(wèn)題:
(1)鍵線(xiàn)式的系統(tǒng)命名為 __________________;
(2)中含有的官能團(tuán)為_______________;
(3)2-甲基-1-丁烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式____________________;
(4)相對(duì)分子質(zhì)量為 72 且一氯代物只有一種的烷烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________________;
(5)分子式為 C2H6O 的有機(jī)物,有兩種同分異構(gòu)體,乙醇(CH3CH2OH)、甲醚(CH3OCH3),則通過(guò)下列方法,不可能將二者區(qū)別開(kāi)來(lái)的是________________;
A.紅外光譜 B.核磁共振氫譜 C.質(zhì)譜法 D.與鈉反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍,Z是金屬元素,Y與Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Z與T形成化學(xué)式為Z2T的化合物,五種元素的原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系如圖所示.下列推斷正確的是( )
A.原子半徑和離子半徑均滿(mǎn)足:
B.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性:
C.簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:
D.由X、Y、Z、T四種元素組成的化合物的水溶液一定呈中性
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】簡(jiǎn)單原子的原子結(jié)構(gòu)可用下圖形象地表示:
其中“●”表示質(zhì)子或電子,“○”表示中子,則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是( )
A. ①②③是三種不同的氫分子B. ①②③互為同位素
C. ①②③是三種化學(xué)性質(zhì)不同的粒子D. ①②③具有相同的質(zhì)量數(shù)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH ]是重要的化工過(guò)程,主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中。我國(guó)科學(xué)家在這一變換中利用雙功能催化劑突破了低溫下高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率不能兼得的難題。反應(yīng)歷程如圖所示:
下列說(shuō)法正確的是
A.低溫下實(shí)現(xiàn)高反應(yīng)速率是因?yàn)槭褂昧穗p功能催化劑降低了水煤氣變換反應(yīng)的ΔH
B.過(guò)程Ⅰ為吸熱過(guò)程、過(guò)程Ⅲ為放熱過(guò)程
C.過(guò)程Ⅲ生成了具有非極性共價(jià)鍵的H2、CO2
D.圖示中的2個(gè)H2O分子只有一個(gè)H2O分子參與了反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】光刻膠是大規(guī)模集成電路、印刷電路版和激光制版技術(shù)中的關(guān)鍵材料,某一光刻膠M的合成路線(xiàn)如下: (部分試劑、反應(yīng)條件和產(chǎn)物已略去)
已知:
Ⅰ.(R1,R2為烴基或氫)
Ⅱ.(R1,R2為烴基)
(1)寫(xiě)出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式______,B分子中的含氧官能團(tuán)的名稱(chēng)為_______________。
(2)寫(xiě)出B與銀氨溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________。
(3)下列有關(guān)光刻膠M的說(shuō)法正確的是______________________(填字母序號(hào))。
a.可穩(wěn)定存在于堿性溶液中
b.化學(xué)式為C11H10O2
c.可發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、取代反應(yīng)
d. 1mol該物質(zhì)與足量H2發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)可消耗4mol H2
(4)乙炔和羧酸X發(fā)生加成反應(yīng)生成E,E的核磁共振氫譜有三組峰,且峰面積比為3:2:1, E能使溴水褪色且能發(fā)生水解反應(yīng),則F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________________。
(5)與C具有相同官能團(tuán)且含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體還有______種(不考慮立體異構(gòu));C的另一種同分異構(gòu)體滿(mǎn)足下列條件:①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng),其水解產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)②苯環(huán)上的一氯取代產(chǎn)物只有兩種,寫(xiě)出該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:_________。
(6)根據(jù)已有知識(shí)并結(jié)合相關(guān)信息,寫(xiě)出以CH3CHO為原料制備CH3CH2CH2COOH的合成路線(xiàn)流程圖_______________________(無(wú)機(jī)試劑任意選用),合成路線(xiàn)流程圖示例如下: CH3CH2Br CH3CH2OHCH3COOCH2CH3
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法正確的是( )
A.CH3COOCH2CH3 與CH3CH2COOCH3 中均含有甲基、乙基和酯基,為同一種物質(zhì)
B.和 為同一物質(zhì)
C.CH3CH2CH2CH2CH3 和CH3CH2CH(CH3)2 互為同素異形體
D.CH3CH2OH 和 CH2OHCHOHCH2OH 具有相同的官能團(tuán),互為同系物
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有機(jī)物C常用于食品行業(yè)。已知9.0gC在足量O2中充分燃燒,將生成的混合氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和堿石灰,分別增重5.4g和13.2g,經(jīng)檢驗(yàn)剩余氣體為O2。
(1)C分子的質(zhì)譜圖如圖所示,從圖中可知其相對(duì)分子質(zhì)量是__,則C的分子式是__。
(2)C能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng),C一定含有的官能團(tuán)是__。
(3)C分子的核磁共振氫譜有4個(gè)峰,峰面積之比是1:1:1:3,則C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是__。
(4)0.1molC與1.0mol/L的氫氧化鈉溶液反應(yīng),需溶液的體積是__mL。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法正確的是
①符合通式CnH2n+2 的烴一定都是烷烴,分子中均只含單鍵
②苯能使溴水褪色,說(shuō)明苯環(huán)結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵
③乙酸與油酸一定不是同系物
④乙烯能使溴水和酸性KMnO4 溶液褪色,且反應(yīng)類(lèi)型相同
⑤與是同分異構(gòu)體
⑥相同質(zhì)量的烴完全燃燒,耗氧量最大的是 CH4
⑦戊二酸的分子式是C5H8O4,符合此分子式的二元酸有 3 種
A.①③⑦B.①③⑥C.②⑥⑦D.④⑤⑦
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